
常州市龍鑫智能裝備股份有限公司

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隨著新能源汽車市場對“充電10分鐘續(xù)航400公里”的技術(shù)追求,5C/6C高倍率電池加速落地。6C電池實現(xiàn)10.5分鐘10%-80%充電效率,理想汽車5C電池支持12分鐘補能500公里,這類技術(shù)突破倒逼負極材料體系向“硅基化、高比容”升級。硅基負極在嵌鋰過程中會產(chǎn)生300%-400%的體積膨脹,傳統(tǒng)CMC+SBR粘結(jié)劑已無法滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性需求,而聚丙烯酸(PAA)憑借高羧基含量帶來的強氫鍵作用,成為硅基負極粘結(jié)劑的核心選擇。
據(jù)行業(yè)預測,2025年P(guān)AA粘結(jié)劑市場規(guī)模將達50-67億元,年均增長率超10 O%。但當前PAA干粉生產(chǎn)面臨三大行業(yè)瓶頸:一是高粘度漿料霧化難,傳統(tǒng)壓力式噴霧易堵塞;二是熱敏性導致分子鏈在干燥過程中斷裂,影響SEI膜形成能力;三是超細粉團聚嚴重,粒徑分布不均導致電極漿料分散性差。龍鑫干燥基于PVDF粘結(jié)劑干燥技術(shù)積累,針對性開發(fā)PAA干粉專用氣流式噴霧干燥機,實現(xiàn)從“液體漿料”到“微米級干粉”的工藝革新。
PAA粘結(jié)劑的核心競爭力源于其分子結(jié)構(gòu)特性:高密度羧基(-COOH)可與硅表面Si-OH形成共價鍵,在電極中構(gòu)建“彈性緩沖網(wǎng)絡(luò)”,使硅基負極在多次循環(huán)后容量保持率超出預期;水溶性體系避免NMP溶劑污染,較PVDF工藝能耗降低;熱膨脹系數(shù)僅為PVDF的1/3,可顯著降低電池熱失控風險。然而,PAA干粉生產(chǎn)存在三大技術(shù)難點:
(1) 高粘度霧化難題:PAA水溶液粘度隨分子量升高呈指數(shù)增長,傳統(tǒng)離心霧化器易因“粘壁-結(jié)塊”中斷生產(chǎn);
(2) 粒徑均勻性控制:PAA干粉粒徑需控制在區(qū)間內(nèi),粒徑波動超過會導致電極涂布厚度不均,影響電池內(nèi)阻一致性;
(3) 純度與活性保留:高溫干燥會引發(fā)羧基聚合,導致粘結(jié)強度下降,而低溫干燥又面臨溶劑殘留超標的風險。
龍鑫干燥技術(shù)團隊通過“霧化-干燥-收集”全流程優(yōu)化,開發(fā)出適配PAA特性的氣流式噴霧干燥系統(tǒng):
(1) 進料與霧化系統(tǒng):破解高粘度分散難題
采用三通道鈦合金霧化噴嘴,通過高速壓縮空氣與漿料的剪切作用,將漿料霧化成μm初始霧滴,較傳統(tǒng)二流體噴嘴霧化效率提升;
集成多級動態(tài)剪切攪拌裝置,配合精密過濾系統(tǒng),解決PAA漿料“凝膠化”堵塞問題,實現(xiàn)長時間連續(xù)穩(wěn)定進料;
霧化壓力與進料流量聯(lián)動控制,通過PLC預設(shè)多組工藝配方,可根據(jù)不同分子量PAA自動調(diào)節(jié)參數(shù),確保粒徑分布RSD小。
(2) 干燥塔體:梯度溫控保障分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定
采用三段式溫度曲線(預熱段、恒速段、降速段),通過PID智能溫控模塊實現(xiàn)精度控制,避免羧基熱分解;
塔內(nèi)壁精密拋光,核心位置噴涂納米PTFE超疏水涂層,配合塔頂自動振打裝置,將粘壁率較傳統(tǒng)設(shè)備下降,減少雜質(zhì)引入風險;
內(nèi)置螺旋導流板優(yōu)化熱風流場,使霧滴與熱風接觸時間延長,熱交換效率高,干燥時間縮短。
(3) 收集與純化系統(tǒng):實現(xiàn)高純度控制
三級過濾體系(旋風分離器+PTFE覆膜布袋+靜電吸附)確保干粉回收率提升,雜質(zhì)含量減少,滿足動力鋰電對粘結(jié)劑的高純要求;
配套NMP溶劑冷凝回收裝置,回收率超標,既降低生產(chǎn)成本,又符合排放要求;
在線粒度監(jiān)測儀實時反饋D50/D90值,通過AI算法自動調(diào)整干燥參數(shù),確保每批次干粉粒徑偏差小。
硅基負極企業(yè)應(yīng)用顯示,龍鑫設(shè)備生產(chǎn)的PAA干粉展現(xiàn)出顯著性能優(yōu)勢:
(1) 電化學性能:搭配LiPAA粘結(jié)劑的硅碳負極初次效果不錯,多次循環(huán)后容量保持率,較傳統(tǒng)工藝提升;
(2) 生產(chǎn)效率:單套設(shè)備日處理量突破噸,年產(chǎn)能達標,較傳統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)能提升;
(3) 綜合成本:余熱回收系統(tǒng)降低能耗,人工維護成本下降,綜合生產(chǎn)成本降低。
隨著固態(tài)電池與4680大圓柱電池技術(shù)推進,PAA粘結(jié)劑正從硅基負極向PVDF基固態(tài)電解質(zhì)干燥領(lǐng)域延伸。龍鑫干燥將持續(xù)迭代“智能溫控+精準霧化”技術(shù),為電池材料行業(yè)提供從工藝研發(fā)到工業(yè)化落地的全周期解決方案。
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